Trung Quốc lại khiến "dân đào đường" thế giới thán phục với cỗ máy chưa từng có, sở hữu hai công nghệ cực độc

Trang Interesing Engineering của Mỹ đưa tin, Trung Quốc vừa công bố máy khoan và nổ mìn (BBM) đầu tiên trên thế giới. Đây là hệ thống đào hầm mới được thiết kế để xử lý một số điều kiện khó khăn nhất dưới lòng đất.

Cỗ máy đã được xuất xưởng tại nhà máy sản xuất của Tập đoàn Khoa học và Công nghiệp Đường sắt Trung Quốc ở Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc, miền trung Trung Quốc. Đại diện dự án mô tả BBM là một bước tiến lớn trong việc xây dựng đường hầm quy mô lớn trong điều kiện địa chất khó khăn.

Đại học Thanh Hoa và Tập đoàn Khoa học và Công nghiệp Đường sắt Trung Quốc (CRSIC), một công ty con của Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc, đã hợp tác phát triển máy khoan hầm BBM. Máy kết hợp công nghệ máy khoan hầm (TBM) và phương pháp khoan nổ truyền thống trong cùng một hệ thống.

Công ty cho biết dự án này là một bước đột phá đối với thiết bị kỹ thuật ngầm tiên tiến của Trung Quốc, nhờ sự hợp tác giữa ngành công nghiệp và các trường đại học.

Được chế tạo để chinh phục những điều kiện khó khăn dưới lòng đất

Các dự án đường hầm quy mô lớn thường đi qua các tầng đá không ổn định, tạo ra những thách thức kỹ thuật lớn. Những vấn đề này bao gồm đá mềm có thể thay đổi hình dạng dưới áp lực, hiện tượng đá nổ đột ngột và dòng chảy nước hoặc bùn bất ngờ. Những điều kiện này có thể làm chậm tiến độ thi công và làm giảm tính an toàn.

Các phương pháp khoan và nổ mìn truyền thống đòi hỏi nhiều biện pháp an toàn và thường tiến hành chậm. Máy khoan hầm đá cứng thông thường cũng gặp khó khăn trong việc điều chỉnh khi địa hình thay đổi đột ngột.

CRSIC cho biết hệ thống BBM mới giải quyết những vấn đề này bằng cách kết hợp những ưu điểm tốt nhất của cả hai phương pháp đào hầm. Công ty giải thích rằng hệ thống có thể chuyển đổi giữa các phương thức làm việc khác nhau dựa trên điều kiện đá bên trong đường hầm.

“Máy khoan BBM có thể chuyển đổi liền mạch giữa các chế độ – bao gồm nổ mìn trước rồi đào đất, đào đất trước rồi nổ mìn, và khoan toàn bộ mặt cắt – do đó mang lại khả năng thích ứng linh hoạt với nhiều điều kiện thực địa khác nhau.”

Thiết kế mới cho phép nhiều chế độ đào khác nhau

Nhóm nghiên cứu đã trang bị cho máy một cấu trúc đầu cắt rỗng hoạt động cùng với một đầu cắt trung tâm. Cấu hình này cho phép người vận hành thay đổi chế độ đào mà không cần thay đổi thiết bị, do đó máy có thể hoạt động trên nhiều loại địa hình khác nhau.

Theo hãng tin China News Service, máy khoan hầm BBM dự kiến sẽ giải quyết được thách thức lâu nay trong việc đào hầm xuyên qua địa hình phức tạp. Qin Pengxiang, một nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về Khoa học và Kỹ thuật Thủy văn thuộc Đại học Thanh Hoa, cho biết các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy máy có thể cải thiện hiệu quả đào hầm lên đến 30% so với các máy khoan hầm thông thường.

Công ty cũng tích hợp một số công nghệ độc quyền để cải thiện hiệu suất tổng thể của việc đào hầm và hỗ trợ thi công trên nền đất không ổn định.

Các tính năng giúp cải thiện an toàn và hỗ trợ đường hầm

Máy khoan hầm BBM bao gồm các lưỡi cắt bên có thể thu vào, giúp điều chỉnh chiều rộng đào đồng thời tạo điều kiện thuận lợi hơn khi di chuyển qua các đoạn hầm đã hoàn thành. Tấm chắn đuôi dạng ống lồng thích ứng hỗ trợ các kích thước đoạn lót khác nhau, cho phép sử dụng lớp lót hầm có đường kính thay đổi ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi hiện tượng nổ đá hoặc biến dạng đất lớn.

Để bảo vệ máy móc trong quá trình nổ mìn, các kỹ sư đã bổ sung một tấm chắn chống nổ giúp giảm thiểu tác động của vụ nổ lên các bộ phận bên trong nhạy cảm. Hệ thống này cũng sử dụng hai băng tải độc lập vận chuyển riêng biệt đá khai thác và vật liệu xây dựng, giúp cải thiện việc xử lý vật liệu trong quá trình đào bới.

Trung Quốc cho biết máy móc và các thành phần cốt lõi của nó được phát triển với quyền sở hữu trí tuệ hoàn toàn độc lập. Máy BBM sẽ được triển khai lần đầu tiên tại một nhà máy thủy điện tích năng như một dự án trình diễn, nơi các kỹ sư sẽ thu thập dữ liệu thực địa để tiếp tục hoàn thiện hiệu suất của nó.

Quốc gia 1.4 tỷ dân hiện đang đẩy nhanh phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng hiện đại, thúc đẩy việc triển khai phối hợp sáu mạng lưới cơ sở hạ tầng chính bao gồm giao thông, năng lượng và thủy lợi. Máy khoan hầm BBM này khác biệt so với các thiết kế thông thường của các thiết bị tương tự trong và ngoài nước, với toàn bộ máy và các bộ phận cốt lõi đều có quyền sở hữu trí tuệ hoàn toàn độc lập.

Máy khoan hầm BBM sẽ được triển khai trong một dự án xây dựng nhà máy thủy điện tích năng để trình diễn kỹ thuật. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tối ưu hóa hiệu suất của máy khoan hầm BBM dựa trên dữ liệu đo đạc thực địa thu thập được tại chỗ.